Конструкционные особенности и принцип действия видеомагнитофонов

Видеомагнитофон состоит из следующих основных узлов и блоков: кассетоприемника и механизма заправки ленты; встроенного телевизионного тюнера; устройства сопряжения с телевизором по радиочастоте; блока автоматики, сервиса и защиты от ошибок; лентопротяжного механизма; электронных блоков каналов записи и воспроизведения; блока вращающихся головок со скоростным электроприводом; блока неподвижных магнитных головок.          

По принципу действия видеомагнитофон аналогичен обычному магнитофону, но в отличие от него имеет более широкую по­лосу пропускания частот (3,5...6 МГц). Это достигается высокой скоростью взаимного относительного перемещения видеоголовки
и ленты (3... 20 м/с). Для этой цели в бытовых видеомагнитофонах
используются несколько (до четырех) видеоголовок, обеспечивающих наклонно-строчную запись с частотой вращения головок 1500 мин^-1. Входной видеосигнал записывается сразу несколькими головками на отдельных строчках записи, являющихся продолжением друг друга. Такое деление непрерывного сигнала на раздельные поочередно записываемые сегменты особенно удобно для записи телевизионного сигнала, состоящего из поочередно передаваемых строк и кадров. Запись сигнала звукового сопровождения производится или неподвижной (прямая аналоговая запись), или вращающейся головкой, установленной на одном диске с видеоголовками. Во втором случае качество записи намного выше.

Одним из первых форматов, получивших наибольшее распрос­транение в нашей стране, стал международный формат, называ­емый бытовой системой видеозаписи — video home system (VHS). Ширина магнитной ленты этого формата 12,65 мм, что обуслов­ливает его главное достоинство — возможность воспроизведения отснятого материала на наиболее распространенных бытовых ви­деоплейерах и видеомагнитофонах без дополнительного устрой­ства или перезаписи. Другие достоинства видеомагнитофонов фор­мата VHS: наибольшая продолжительность записи на одну кассету — 240 мин при стандартной скорости движения ленты SP (standard play) и до 480 мин при замедленной LP (long play) с соответству­ющим ухудшением качества; наименьшая удельная стоимость съемки; возможность использования камеры в качестве переносного видеоплейера.

Главные недостатки видеомагнитофонов этого формата: невысокая четкость изображения (около 240 линий по горизонтали), сильное снижение качества даже при создании первой копии, большая цена, высокое энергопотребление, а также большие габаритные размеры и масса (съемка ведется с плеча или штатива),
монофоническое звучание.                                                          

На базе формата VHS разработана усовершенствованная аппаратура видеозаписи новых версий (VHS-C; S-VHS; S-VHS-C), а также цифровая D-VHS. В формате VHS-C (compact) создана кассета для камкордеров, имеющая объем в 4 раза меньше, чем кассета VHS. Кассеты фор­мата VHS-C получили название компакт-видеокассет или видеокассет С. Ширина магнитной ленты в кассете С 12,65 мм. Применение таких кассет позволило значительно уменьшить размеры и массу видеомагнитофонов. Число записывающих видеоголовок увеличено до четырех. При этом получена полная совместимость на видеофонограмме форматов VHS и VHS-C. Продолжительность
записи для кассет VHS-C, укомплектованных тонкой лентой, достигает 45 мин.

Камеры ориентированы на любителей и популярны в основном благодаря простоте и невысокой цене.  

В видеомагнитофонах формата S-VHS применена кассета, имеющая те же геометрические размеры, что и кассета формата VHS_; По внешнему оформлению и функциям видеомагнитофоны фор­мата S-VHS не отличаются от стандартных кассетных видеомаг­нитофонов формата VHS, однако позволяют достичь значительно более высокого качества изображения вследствие более высокого качества используемой ленты.

Фирма JVC представила видеомагнитофоны нового цифрового формата D-VHS (D — digital — цифровая). При подключении к компьютеру, телекоммуникационной или какой-либо другой аппаратуре он позволяет записывать не только видеопередачи, но и  любые другие цифровые сигналы. Новый стандарт, в котором будут использованы существующие кассеты S-VHS, располагает огромнейшим объемом для записи, составляющим 44,7 Гбайт. Это означает, что на одну видеокассету можно будет записать цифро­вым способом до 49 ч информационного материала. Система обеспе­чивает возможность записи как аналогового сигнала в форматах  PAL и NTSC, так и цифрового.

Новое поколение компактных видеомагнитофонов S-VHS-ET  (empty tape) позволяет получать изображение качества super-VHS  на более дешевой кассете VHS-C.

В формате video-2000, разработанном фирмой Philips, запись идет отдельно на двух половинках ленты (по ширине), так что кассету для воспроизведения не нужно перематывать, а можно перевернуть как в обычном аудиомагнитофоне. Используя такую двухдорожечную запись и сузив дорожку до нескольких микро­метров, в этой системе удалось увеличить время записи на одной кассете до 8 ч, а затем и удвоить его.

На мировом рынке доля видеомагнитофонов форматов VHS, VHS-C, S-VHS, S-VHS-C неуклонно снижается, в конкурентной борьбе побеждают модели видеомагнитофонов video 8, Hi 8 и mini-DV.

Видеомагнитофоны формата video 8 используют собственный стандарт компактных видеокассет с лентой шириной 8 мм (от которой формат и получил название). Достоинства этих видео­магнитофонов: небольшие размеры и большая продолжительность записи на одну кассету (до 120 мин SP и 240 мин LP), приемле­мая удельная стоимость съемки, доступная цена, возможность длительного хранения отснятого материала без перезаписи на спе­циальную дорогую кассету (в кассетах video 8 используется метал­лизированная лента и большинство из них по качеству соответ­ствует требованиям архивирования). Многие видеомагнитофоны video 8 обеспечивают запись стереозвука.

Видеомагнитофоны video 8 имеют следующие недостатки: вос­произведение записей возможно только с дорогого видеоплейе­ра/видеомагнитофона video 8 (обычный VHS-плейер для этого не подходит), четкость изображения не слишком высока (240...250 линий по горизонтали) и качество уже первой копии значитель­но ухудшается.

В результате усовершенствования формата video 8 фирмой Sonyбыл создан широкополосный формат hi-band video 8 (Hi 8). По разрешающей способности и другим параметрам он вполне отве­чает требованиям профессионального применения, а по ряду оце­нок с позиций бытового назначения Hi 8 — наилучший. В резуль­тате применения новых схемотехнических решений разрешающая способность в формате Hi 8 составляет 400 твл, снижены пере­крестные помехи между каналами сигналов яркости и цветности, поскольку эти сигналы передаются раздельно аналогично систе­мам S-VHS.

В последних вариантах video 8 и Hi 8 к названию прибавилось XR (extended resolution — повышенное разрешение) — запись изо­бражения стала чище и четче на 10... 15 %. Практически все камеры Hi 8 обеспечивают запись стереозвука.                                                           

Видеомагнитофоны формата mini-DV (digital video) — семейство малогабаритных аппаратов, использующих очень маленькие кассеты (66 х 48 х 12 мм) с узкой лентой (всего 6,35 мм). Они обес­печивают запись изображения и звука в цифровом виде. Уровень четкости мало отличается от показателя телевизионного сигнала (около 500 твл по горизонтали).

Цифровая запись практически лишена шумов цветности, свой­ственных аналоговой, и в значительно большей степени защище­на от ошибок путем дублирования части информации на соседних дорожках ленты (при записи в системе PAL каждый кадр состоит
из 12 наклонных дорожек, и даже при потере 10... 15 % дорожек
удается сохранить очень хорошее качество изображения). Запись
на mini-DV-кассете пригодна для архивного хранения благодаря
высокому качеству ленты.                                                                   

Одно из главных достоинств видеомагнитофонов mini-DV — отсутствие заметных потерь качества при копировании и возмож­ность прямой передачи сигнала на компьютер. Для этих целей, помимо аналоговых разъемов (S-video и RCA) у них имеется спе­циальное гнездо DV-выхода (часто допускающее и ввод полезно­го сигнала).

К недостаткам mini-DV относятся: отсутствие возможности воспроизведения записи на распространенной бытовой видеотех­нике (только с самого видеомагнитофона или очень дорогого циф­рового DV-видеомагнитофона), высокая стоимость (в среднем в 1,5...2 раза выше Hi 8 или S-VHS-C) и очень высокая удельная стоимость съемки. Невелика и продолжительность записи на одну кассету — 60 мин в SP и 90 мин в LP.

Формат digital 8 предназначен обеспечить более плавный переход видеолюбителей к цифровой технике. Основные достоинства digital 8: цифровая запись хорошего изображения до 500 линий по горизонтали) и возможность оцифровки аналоговых записей через аналоговые входы

Сервисные функции видеомагнитофонов чрезвычайно многообразны и включают в себя:

• автоматический выбор напряжения питания (auto voltage);
• автоматическую очистку магнитных головок (auto head clear);
• автоматический поиск телевизионных станций;
• автоматическое распознавание систем цветного телевидения (multy system);
• возможность демонстрации стоп-кадра и покадрового изобра­жения;
• возможность замедленного и ускоренного воспроизведения(multy speed play);
• возможность ускоренной перемотки в двух направлениях;
• индикацию расхода ленты на кассете;
• индикацию режимов и меню на экране телевизора (on screen display);
• автоустановку часов по сигналам телетекста;
• запись телевизионных программ с помощью программируемо­го таймера. Система позволяет в режиме таймерной записи (в от­сутствии владельца ВМ) автоматически приостановить процесс записи во время передачи рекламных вставок (spot stop);
• диагностику неисправностей или неправильных действий по­требителя («видеодоктор»);
• возможность просмотра содержания видеокассеты (intro scan), что обеспечивает режим включения на несколько секунд (обычно около 10 с) для воспроизведения отдельных фрагментов, запи­санных на магнитной ленте;
• электронную блокировку, дающую возможность предотвратить
  несанкционированное включение видеомагнитофона или изме­нение режима его работы;
• ослабление шума при воспроизведении старой ленты (rental);
• ослабление или подавление звукового сопровождения видео­фонограммы, вместо которого потребитель может подать через микрофонный вход свой собственный голос (караоке);
• автоматический пропуск незаписанных мест на магнитной ленте продолжительностью более 10 с (blank skip);
• поиск нужного фрагмента при указании значения показаний счетчика (GO-TO);
• поиск фрагментов, обозначенных индексом, код которого мо­жет записываться или в режиме записи, или в режиме воспроиз­ведения на управляющую дорожку (VISS — video index search j system);
• записывание с микрофона комментария на продольную моно­дорожку и прослушивание его вместе с основной фонограммой (audio dubbing).

Все бытовые видеомагнитофоны классифицируются по формату записи, числу лентопротяжных механизмов и возможности осуществлять запись и воспроизведение в различных форматах и системах цветного телевидения, по числу видеоголовок, скоростей записи-воспроизведения, характеру записываемых и воспроизводимых аудиосигналов, по наличию системы повышения качества, числу диапазонов настройки телетюнера, по виду источника питания

По формату записи видеомагнитофоны можно подразделить следующим образом: VHS, super VHS, VHS-C, S-VHS-C, Г.-VHS, video 8, video-Hi 8. Наиболее массовыми являются видеомагнито­фоны формата VHS и video-Hi 8.

По числу видеоголовок бытовые видеомагнитофоны подразделяются на двух- и четырехголовочные.

Четырехголовочные видео­магнитофоны отличаются более высоким качеством воспроизве­дения стоп-кадра и режима замедленного воспроизведения, при
которых не образуется шумовых полос в верхней и нижней частях
экрана, а также возможностью осуществления двухскоростного
режима записи — воспроизведения.

По числу скоростей записи — воспроизведения видеомагнито­фоны делят на одно- и двухскоростные.

Односкоростные модели имеют одну основную скорость записи и воспроизведения, на­зываемую SP (standart play). Двухскоростные аппараты могут работать в двух режимах: SP (standart play) и LP (long play). В режиме LP
на обычную видеокассету можно записать в 2 раза больше информации (например, на кассету Е-180 можно записать не трех-, а шестичасовую программу), но при снижении качества изображения, а иногда и звука.

По характеру записываемых и воспроизводимых аудиосигналов видеомагнитофоны подразделяются на моно- и стереофони­ческие.

    Комбинированные устройства объединяют как схемно, так и конструктивно пишущий видеоплейер и телевизор. Их называют по-разному: видеодвойка, видеола, моноблок.

Комбинированные устройства без какой-либо перекоммута­ции дают возможность смотреть телевизионные передачи, пере­даваемые как от телевизионной радиостанции, так и от сети кабельного телевидения. Одновременно можно записывать интересующие программы, а также смотреть видеофильм с видео­плейера.

Наличие в схеме моноблока видеомагнитофона также позволяет автономно производить видеозапись телевизионного сигнала одной телевизионной программы, а на экране телевизора одновременно осуществлять просмотр другой телевизионной програм­мы, выбранной с помощью селектора телевизионных каналов.      

В процессе совместной работы от видеоплейера подается также сигнал дистанционного управления режимом работы телевизора. Когда видеомагнитофон включают в режим воспроизведения, по этому сигналу в модуле сопряжения вырабатываются сигналы, которые осуществляют автоматическое отключение (блокирование) высокочастотной части телевизора и одновременно подключают видеосигнал и сигнал звукового сопровождения от видеоплейера ко входам видеоусилителя и усилителя низкой частоты телевизора.

При переключении видеоплейера в режим записи на его входы начинают поступать видеосигнал от видеоусилителя и звуковой сигнал от усилителя низкой частоты телевизора, причем только той телевизионной программы, на прием которой настроен се­лектор телевизионных каналов.

Подобный режим сопряжения повышает качество изображе­ния при просмотре видеофильмов. При этом оказывается возмож­ным осуществить постоянное соединение видеоплейера и телевизора между собой и с приемной телевизионной антенной, что позволяет создать постоянно действующий домашний комплекс видеоаппаратуры.

Видеокамеры

Устройство видеокамер

Видеокамера представляет собой сложное электронно-оптиче­ское портативное устройство, состоящее из конструктивно объе­диненных в одном корпусе телевизионной передающей камеры и кассетного видеоплейера, предназначенное для натурной съемки. Иногда в быту видеокамера называется камкордером (camera — камера, recorder — записыватель). В отличие от киносъе­мочного аппарата видеокамера обеспечивает возможность просмот­ра отснятого сюжета сразу же после съемки (например, на экране телевизора или компьютера).

Для преобразования оптического изображения в электрический сигнал (видеосигнал) в видеокамерах используют миниатюрные твердотельные преобразователи (матрицы на приборах с зарядо­вой связью) свет—сигнал.

Приборы с зарядовой связью представляют собой фоточувстви­тельные интегральные полупроводниковые приборы, служащие для преобразования оптического изображения в последователь­ные электрические сигналы.

Основой приборов с зарядовой связью является конденсатор со структурой металл — оксид — полупроводник (МОП-конден­сатор). Этот элемент способен хранить информационные пакеты зарядов, сформированные под воздействием света. Цепочка из МОП-конденсаторов, связанных особым образом друг с другом, способностью передавать зарядовые пакеты под воздействием управляющих напряжений от одного элемента структуры к другому до выхода на усиление.

Видеокамеры комплектуются объективами с переменным фокусным расстоянием. Их называют вариообъективами или зуммобъективами. Отношение максимального фокусного расстояния к минимальному называется кратностью вариообъектива. Чем она больше, тем шире диапазон изменения масштаба и угла зрения.

Достигнутые в настоящее время в видеокамерах высокая светосила объектива и высокая чувствительность преобразователя свет-сигнал ПЗС позволяет производить видеосъемку в условиях очень низкой освещенности объекта съемки – порядка несколько люкс. Разрешающая способность лучших видеокамер достигает 700 твл и более, соотношение сигнал/шум по изображению 60..62 дБ.

Для определения границ изображения и визуального контроля его основных параметров (контраста, четкости, яркости), а в некоторых моделях и для оперативной визуальной оценки качества видеозаписи видеокамеры снабжены электронным или жидкокристаллическим видоискателем. По существу он представляет собой миниатюрный телевизор упрощенной конструкции черно-белого или цветного изображения, без звукового канала, позво­ляющий оперативно просматривать отснятый сюжет.

В видеокамерах повсеместно распространены системы автома­тической фокусировки, автоматического управления диафрагмой, цветовым балансом, уровнем видеосигналов и др.

Многие камеры оснащены также системой «электронный зат­вор» с возможностью изменения «выдержки». Выбор коротких выдержек позволяет уменьшить «смазывание» изображения при видеосъемках быстро-движущихся объектов.

Общий вид, основные узлы 1 — объектив; 2 — индикатор видеозаписи; 3-сенсор баланса белого цвета; 4 — сенсор дистанционного управления; 5- микрофон; 6 – кнопка сенсорного движения; 7 — кнопка фокусировки; 8 ~ кнопка стабилизатора изображения/цифровой транфокации; 10 – кнопка плавного введения/выведения изображения; 11 — кнопка цифровых эффектов; 12-кнопка белого; 13- кассетный отсек; 14- кнопка запирания кассетного отсека; 15 — электронный видоискатель; 16 ~ кнопка даты/трекинга; 17-кнопка выбора скорости записи; 18-кнопка памяти; 19-кнопка перемотки/воспроизведения назад; 20 — кнопка воспроизведения/выбора индикации; 21 – кнопка паузы/языка; 22-индикатор режима воспроизведения; 23 – кнопка переключения режима записи/воспроизведения; 24 — индикатор режима записи; 25-кнопка даты/установки времени; 26-кнопка выбора длины ленты/оставшегося времени на ленте; 27— кнопка сброса счетчика ленты; 28-кнопка перемотки/воспроизведения вперед; 29-кнопка остановки титров; 30— регулировочное кольцо окуляра; 31— рычажок выброса кассеты; 32— даты/времени/титров;33-кнопка задней подсветки; 34-рычажок трансфокации; 35 — кольцо фокусировки; 36 — микрофонное гнездо; 37 — кнопка старт/стоп; 38-выходное видеогнездо; 39-радиочастотное выходное гнездо постоянного тока; 40-выходное аудиогнездо; 41-гнездо для микрофона